JP2019020665A - 光ファイバコネクタおよびピッチ変換型光ファイバアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】融着接合によらず、広いピッチで配列されている大径の光ファイバを、狭いピッチで配列されている小径の光ファイバに結合するためのピッチ変換型光ファイバアレイを提供すること。【解決手段】ピッチ変換型光ファイバアレイ１は、複数本の光ファイバ６が配列されている光ファイバテープ２と、光ファイバ配列具３とを有している。光ファイバテープ２から引き出されている光ファイバ部分６１の先端側には、そのクラッド層６ａをエッチングにより除去して形成した小径光ファイバ部分６２が形成されている。小径光ファイバ部分６２が、光ファイバ配列具３における小ピッチで配列されているＶ溝３３に収容されて接着固定されている。【選択図】図２

Description

本発明は、光通信などにおいて複数本の光ファイバを光導波素子の光導波路などに結合するために用いられる光ファイバコネクタおよび光ファイバアレイに関する。更に詳しくは、大径の光ファイバを小径の光ファイバに結合するために用いる光ファイバコネクタ、および、広いピッチで配列された大径の光ファイバを、狭いピッチで配列された小径の光ファイバに結合するために用いるピッチ変換型光ファイバアレイに関する。

例えば複数本の光ファイバ同士を結合するための光ファイバコネクタとして、光ファイバアレイが使用される。光ファイバアレイは、複数本の光ファイバが帯状に配列された構成の光ファイバテープのテープ先端面から、被覆を除去した状態で各光ファイバが引き出され、これら光ファイバが、ガラス製の光ファイバ配列具によって、一定のピッチで帯状に整列された構成となっている。

光ファイバ配列具は、光ファイバを一定のピッチ、例えば１２７μｍのピッチで配列するためのＶ溝が形成されたガラス製のＶ溝基板と、このＶ溝基板に積層接着されるガラス製の押さえ基板を備えている。例えば、特許文献１には、この構成の光ファイバアレイが記載されている。

光ファイバは、高屈折率のコアの周りをクラッド層によって覆った断面構造をしている。一般的に使用されている光ファイバのクラッド径は１２５μｍである。一般に、光ファイバコネクタあるいは光ファイバアレイによって、同一クラッド径の光ファイバ同士が結合される。光ファイバとして、クラッド径が１２５μｍの一般的なもの、クラッド径が８０μｍなどの小径のものが使用される。

近年においては、スプリッタ、ＡＷＧ（アレイ導波路グレーティング）などの光学部品の小型化、および、光学装置の全体寸法の小型化に対する要求がある。例えば、光学装置の全体寸法を現状の１／４の大きさにする要求がある。このためには、これらの光学部品に配列される光ファイバは小径のものを使用する必要があり、その配列ピッチも２５０μｍあるいは１２７μｍから、８０μｍ、更には５０μｍへと、小さくなってきている。

大径の光ファイバを小径の光ファイバに結合するために、光ファイバコネクタにおいては、大径の光ファイバの先端に小径の光ファイバを融着接合によって同軸に接合した構成を採用している。光ファイバの融着接合は例えば特許文献２に記載されている。

また、標準的な配列ピッチで引き回される光ファイバを、狭いピッチで配列される小径の光ファイバに結合するために、光ファイバアレイにおける光ファイバのピッチも、同様に狭くすることが要求される。このために、標準のピッチで配列されている大径の光ファイバの先端のそれぞれに、小径の光ファイバを融着接合によって同軸に接合し、小径の光ファイバを狭いピッチで配列した光ファイバアレイが用いられる。

特開２００５−１４１０８２号公報 特開２０１４−１３４６９５号公報

従来においては、標準のクラッド径よりも細い特殊径の光ファイバに、標準のクラッド径である１２５μｍの光ファイバを結合する場合には、上記のように融着機による融着接合を行う必要がある。このため、製造コストが上昇すると共に、融着部分に接続損失が発生して光伝送効率が低下するという弊害が発生する。

本発明の目的は、この問題を解決するために、融着接合を用いることなく、大径の光ファイバを、小径の光ファイバに結合可能な光コネクタを提供することにある。

また、本発明の目的は、融着接合を用いることなく、大径の光ファイバを、そのクラッド径よりも狭いピッチで小径の光ファイバに結合可能なピッチ変換型光ファイバアレイを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による、光ファイバを、当該光ファイバよりも小径の光ファイバに結合するために用いる光ファイバコネクタは、光ファイバと、当該光ファイバを保持する光ファイバ配列具とを有している。光ファイバの先端面から所定長さの部分は、当該光ファイバのクラッド層が所定厚さ分だけエッチングにより除去された小径光ファイバ部分である。この小径光ファイバ部分が光ファイバ配列具によって保持されている。

また、本発明による、光ファイバを、そのクラッド径よりも狭い小ピッチで配列された小径の光ファイバに結合するために用いるピッチ変換型光ファイバアレイは、複数本の光ファイバが配列されている光ファイバテープと、光ファイバテープのテープ先端面から引き出されている光ファイバの引き出し部分を、小ピッチで配列する光ファイバ配列具とを有している。光ファイバの引き出し部分の先端側の部分は、光ファイバのクラッド層が所定厚さ分だけエッチングにより除去された小径光ファイバ部分であり、小径光ファイバ部分が、光ファイバ配列具によって、小ピッチで配列されている。

本発明は、小径光ファイバ部分を、光ファイバのクラッド層を、所定厚さ分だけ、エッチングにより除去して形成することを特徴としている。例えば、小径光ファイバ部分は、フッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチングにより形成される。

例えば、ピッチ変換型光ファイバアレイに用いる光ファイバ配列具は、光ファイバテープのテープ先端面を含むテープ先端部分が接着固定されているテープ接着固定部と、小径光ファイバ部分における先端面から所定の長さの部分が接着固定されている複数条のＶ溝が小ピッチで形成されているファイバ配列部と、小ピッチで配列された小径光ファイバ部分の先端面が露出している光結合用端面とを備えている。

ここで、光ファイバを、種類（光学特性）の異なる第１光ファイバと第２光ファイバから構成してもよい。すなわち、光ファイバを、第１、第２光ファイバが同軸に融着接続された構成の光ファイバとしてもよい。第１、第２光ファイバとして、例えば、シングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、パンド型などの偏波保存光ファイバ、その他の光ファイバを用いることができる。第１光ファイバが前側に位置し、第２光ファイバが後側に位置する場合には、少なくとも、第１光ファイバにおける先端面から所定長さの部分を、エッチングして、小径光ファイバ部分を形成する。また、第１光ファイバ、第１、第２光ファイバの融着接続部分、および、当該融着接続部分から第２光ファイバにおける所定長さの部分までを、小径光ファイバ部分にしてもよい。

本発明では、所定のクラッド径の光ファイバに、エッチングによって、小径光ファイバ部分を一体形成してある。径の異なる光ファイバ同士を融着接合して、コネクタ（フェルール）を介して、径の異なる光ファイバ同士の間、あるいは、径およびピッチの異なる光ファイバ群同士の間を結合する必要がない。よって、径の異なる光ファイバ同士の結合、および、径およびピッチの異なる光ファイバ群同士の結合を、従来に比べて、廉価で、光伝送効率を低下させることなく、実現できる。

本発明を適用したピッチ変換型光ファイバアレイの一例を示す概略縦断面図である。 図１のピッチ変換型光ファイバアレイの光ファイバの配列状態を示す説明図である。 エッチングによるクラッド層の除去形態の二例、および、異なる種類の光ファイバが融着接続されている場合の二例を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下に述べる実施の形態は、複数本の光ファイバを、それよりも小径の光ファイバに結合するために用いるピッチ変換型光ファイバアレイに関するものである。本発明は、１本の光ファイバを、それよりも小径の光ファイバに結合するために用いる光コネクタにも同様に適用可能である。

図１は本実施の形態に係るピッチ変換型光ファイバアレイを示す概略縦断面図である。図２はピッチ変換型光ファイバアレイにおける光ファイバの配列状態を示す説明図である。これらの図を参照して説明すると、ピッチ変換型光ファイバアレイ１は、例えば、クラッド径が１２５μｍの複数本の光ファイバを、そのクラッド径よりも狭い小ピッチ、例えば８１μｍで配列されているクラッド径が８０μｍの小径の光ファイバ１０に結合するために用いる。

ピッチ変換型光ファイバアレイ１は、光ファイバテープ２とガラス製の光ファイバ配列具３とから構成される。光ファイバテープ２は、複数本の光ファイバ心線４がテープ被覆層５で覆われた断面構造をしている。光ファイバ心線４は、例えば２５０μｍのピッチで配列されている。光ファイバ心線４のそれぞれは、クラッド径が１２５μｍの標準の光ファイバ６が被覆層７で覆われた断面構造をしている。光ファイバ６はクラッド層８によってコア９が覆われた断面構造をしている。

光ファイバテープ２のテープ先端面２１からは、光ファイバ６が、テープ被覆層５および被覆層７が除去された状態で引き出されている。引き出されている光ファイバ部分６１の先端側の部分には、クラッド径が小径、例えば８０μｍの小径光ファイバ部分６２が形成されている。

小径光ファイバ部分６２は、光ファイバテープ２から引き出されている光ファイバ部分６１の先端側の部分のクラッド層８を所定厚さ分だけ、エッチングにより除去することで形成された部分である。通常は、化学エッチング、例えば、フッ素系のエッチング液を用いたウエットエッチングによって、クラッド層８を所定厚さ分だけ外周側から中心側にエッチ除去して、所望の径のクラッド層８ａを備えた小径光ファイバ部分６２を製作する。研磨工具を用いた機械的なエッチングによっても小径光ファイバ部分６２を製作可能である。したがって、光ファイバテープ２から引き出されている光ファイバ部分６１の先端部分には、融着接続を行うことなく、小径光ファイバ部分６２が一体形成されている。すなわち、コア９が連続して延びている。

光ファイバ配列具３は、石英ガラスなどからなるＶ溝基板３１と、このＶ溝基板３１の前側表面部分に積層接着した同じく石英ガラスなどからなる押さえ基板３２とを備えている。押さえ基板３２が接着固定されているＶ溝基板３１の前側表面部分には、例えば、８１μｍのピッチで複数条、例えば２４条のＶ溝３３が形成されている。Ｖ溝３３と、これを覆う押さえ基板３２の表面との間がファイバ配列部であり、小径光ファイバ部分６２のファイバ先端面６３から所定の長さの部分が、各Ｖ溝３３に収容されて接着固定されている。小径光ファイバ部分６２のファイバ先端面６３は、同一平面上において８１μｍの小ピッチで配列された状態で、光ファイバ配列具３の光結合用端面３４に露出している。

光ファイバ配列具３のＶ溝基板３１の後端部分は押さえ基板３２の後端よりも後方に延びている。この後端部分の表面には光ファイバ接着固定部３５と、テープ接着固定部３６が形成されている。光ファイバ接着固定部３５では、Ｖ溝３３から引き出されている小径光ファイバ部分６２の部分と光ファイバ部分６１とが、接着剤３７によって覆い隠された状態で、Ｖ溝基板表面に接着固定されている。テープ接着固定部３６では、光ファイバテープ２の先端部分が接着剤３８によって覆い隠された状態で、Ｖ溝基板表面に接着固定されている。

光ファイバテープ２から引き出されている光ファイバ部分６１はクラッド径が１２５μｍであり、それよりも狭いピッチで同一平面上に配列できない。本例では、光ファイバ部分６１の先端側の部分にエッチングを施して、クラッド径が８０μｍとなるように細くしている。クラッド径が８０μｍの小径光ファイバ部分６２は、それに対応する狭い小ピッチ、例えば８１μｍのピッチで同一平面上に配列できる。

例えば、図２に示すように、光ファイバテープ２のテープ先端面２１から引き出された光ファイバ部分６１のピッチを徐々に狭め、その先端側の小径光ファイバ部分６２を、８１μｍのピッチで形成されているＶ溝３３に引き込み、Ｖ溝３３に接着固定できる。この結果、クラッド径が１２５μｍの光ファイバ６を、８１μｍの小ピッチで同一平面上に配列されているクラッド径が８０μｍの小径の光ファイバ１０に結合できる。

なお、上記の光ファイバ６のクラッド径、配列のピッチは一例であり、本発明は上記のクラッド径、ピッチに限定されるものではない。また、エッチングによるクラッド層８の除去形態は、例えば、図３（ａ）に示すように、光ファイバ部分６１と小径光ファイバ部分６２の間において、径が徐々に変化するようにテーパ状の部分を形成してもよい。図３（ｂ）に示すように、段階的にクラッド径が小さくなるようにエッチングを施すことも可能である。

さらに、テープ先端面２１から引き出された光ファイバ６（第１光ファイバ）の光ファイバ部分６１の先端面に、同軸に、種類（光学特性）の異なる第２光ファイバ６（２）を融着接続してもよい。例えば、図３（ｃ）に示すように、光ファイバ部分６１の先端面に、第２光ファイバ６（２）を融着接続する。この場合には、例えば、第２光ファイバ６（２）の先端側の部分を小径光ファイバ部分６２にできる。勿論、図３（ｄ）に示すように、融着接続されている部分を含む部分を小径光ファイバ部分６２にしてもよい。

１ ピッチ変換型光ファイバアレイ
２ 光ファイバテープ
３ 光ファイバ配列具
４ 光ファイバ心線
５ テープ被覆層
６ 光ファイバ(第１光ファイバ)
６（２） 第２光ファイバ
７ 被覆層
８、８ａ クラッド層
９ コア
１０ 光ファイバ
２１ テープ先端面
３１ Ｖ溝基板
３２ 押さえ基板
３３ Ｖ溝
３４ 光結合用端面
３５ 光ファイバ接着固定部
３６ テープ接着固定部
３７ 接着剤
３８ 接着剤
６１ 光ファイバ部分
６２ 小径光ファイバ部分
６３ ファイバ先端面

Claims (9)

1. 光ファイバを、当該光ファイバよりも小径の同一種類あるいは異なる種類の光ファイバに結合するために用いる光ファイバコネクタであって、
   前記光ファイバ、および、前記光ファイバを保持する光ファイバ配列具を有しており、
   前記光ファイバの先端面から所定長さの部分は、当該光ファイバのクラッド層が所定厚さ分だけエッチングにより除去された小径光ファイバ部分であり、
   前記小径光ファイバ部分が、前記光ファイバ配列具によって保持されている光ファイバコネクタ。
2. 請求項１において、
   前記光ファイバは、種類の異なる第１光ファイバと第２光ファイバとを備え、
   前記第１、第２光ファイバは同軸に融着接続されており、
   少なくとも、前記光ファイバの前記先端面の側を形成している前記第１光ファイバにおける前記先端面から所定長さの部分は、前記小径光ファイバ部分である光ファイバコネクタ。
3. 請求項２において、
   前記第１光ファイバ、前記第１、第２光ファイバの融着接続部分、および、当該融着接続部分から前記第２光ファイバにおける所定長さの部分が、前記小径光ファイバ部分である光ファイバコネクタ。
4. 請求項１ないし３のうちのいずれか一つの項において、
   前記小径光ファイバ部分は、ウエットエッチングにより形成された部分である光ファイバコネクタ。
5. 光ファイバを、そのクラッド径よりも狭い小ピッチで配列された小径の同一種類あるいは異なる種類の光ファイバに結合するために用いるピッチ変換型光ファイバアレイであって、
   複数本の前記光ファイバが配列されている光ファイバテープと、
   前記光ファイバテープのテープ先端面から引き出されている前記光ファイバの引き出し部分を、前記小ピッチで配列する光ファイバ配列具と
   を有しており、
   前記光ファイバの引き出し部分の先端側の部分は、前記光ファイバのクラッド層が所定厚さ分だけエッチングにより除去された小径光ファイバ部分であり、
   前記小径光ファイバ部分が、前記光ファイバ配列具によって、前記小ピッチで配列されているピッチ変換型光ファイバアレイ。
6. 請求項５において、
   前記光ファイバの引き出し部分の先端面に融着接続された種類の異なる第２光ファイバを備え、
   少なくとも、前記第２光ファイバの先端側の部分が、前記小径光ファイバ部分であるピッチ変換型光ファイバアレイ。
7. 請求項６において、
   前記光ファイバの引き出し部分の先端面の側の部分から前記第２光ファイバの先端面までの部分が、前記小径光ファイバ部分であるピッチ変換型光ファイバアレイ。
8. 請求項５、６または７において、
   前記光ファイバ配列具は、
   前記光ファイバテープの前記テープ先端面を含むテープ先端部分が接着固定されているテープ接着固定部と、
   前記小径光ファイバ部分における先端面から所定の長さの部分が接着固定されている複数条のＶ溝が前記小ピッチで形成されているファイバ配列部と、
   前記小ピッチで配列された前記小径光ファイバ部分の先端面が露出している光結合用端面と、
   を備えているピッチ変換型光ファイバアレイ。
9. 請求項５ないし８のうちのいずれか一つの項において、
   前記小径光ファイバ部分は、ウエットエッチングにより形成された部分であるピッチ変換型光ファイバアレイ。

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